Thiết kế và thực hiện bộ giao tiếp mạng có hiệu năng cao cho mạng trên chip trên FPGA spartan - 6

Bài viết Thiết kế và thực hiện bộ giao tiếp mạng có hiệu năng cao cho mạng trên chip trên FPGA spartan - 6 giới thiệu một kiến trúc của bộ giao tiếp mạng trong NoC có hiệu năng cao, hoạt động ổn định. Phương pháp tiếp cận của chúng tôi là sử dụng quá trình ghi và đọc dữ liệu trong bộ đệm một cách song song giúp tăng tốc độ ghi và đọc dữ liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế và thực hiện bộ giao tiếp mạng có hiệu năng cao cho mạng trên chip trên FPGA spartan - 6 ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 11(84).2014, QUYỂN 2 19 THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN BỘ GIAO TIẾP MẠNG CÓ HIỆU NĂNG CAO CHO MẠNG TRÊN CHIP TRÊN FPGA SPARTAN - 6 DESIGNING AND IMPLEMENTING A HIGH PERFORMANCE NETWORK INTERFACE FOR THE SPARTAN - 6 FPGA NETWORK ON CHIP Nguyễn Văn Cường1, Phạm Ngọc Nam1, Trần Hoàng Vũ2 1 Trường Đại học Bách khoa Hà Nội; Email: cuong.nguyenvan@hust.edu.vn 2 Trường Cao đẳng Công nghệ, Đại học Đà Nẵng; Email: tranhoangvu_university@yahoo.com.vn Tóm tắt - Thực hiện một hệ thống có hiệu năng cao, hoạt động ổn Abstract - Implementing a high performance system with stable định dựa trên kiến trúc mạng trên chip (NoC) là một vấn đề cần operation based on the architecture of network on chip (NoC) is an thiết, đáp ứng yêu cầu cho các ứng dụng nhúng hiện đại. Bộ giao issue of necessity that meets the requirements of modern tiếp mạng trong kiến trúc NoC dùng để kết nối giữa bộ định tuyến embedded applications. The interface network in NoC architecture và tài nguyên đóng vai trò rất quan trọng góp phần vào cải thiện used to connect between the router and the resource makes an hiệu năng cho toàn hệ thống. Trong bài báo này chúng tôi giới thiệu imprtant contribution to the improvement of the system một kiến trúc của bộ giao tiếp mạng trong NoC có hiệu năng cao, performance. In this paper we present an interface network hoạt động ổn định. Phương pháp tiếp cận của chúng tôi là sử dụng architecture for NoC which shows high performance and stable quá trình ghi và đọc dữ liệu trong bộ đệm một cách song song giúp operation. Our approach is to employ in parallel the writing and tăng tốc độ ghi và đọc dữ liệu. Mô hình bộ giao tiếp mạng này được reading data processes in buffer to help increase the speed of chúng tôi mô tả bằng ngôn ngữ Verilog và thực hiện trên Xilinx writing and reading the data. The interface network model is Spatan6 board. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng, kiến trúc bộ described by means of the Verilog language and implemented on giao tiếp mạng của chúng tôi đề xuất hoạt động ổn định, hiệu năng the Xilinx Spatan-6 board. The experimental results show that our cao về các tiêu chuẩn như diện tích, năng lượng tiêu thụ, trễ và network interface architecture proposes stable operation, high thông lượng. performance in terms of such standards as area, power consumption, latency and throughput. Từ khóa - hệ thống trên chip; mạng trên chip; giao tiếp mạng; trễ; Key words - systems on chip; network on chip; network interface; thông lượng. latency; throughput. luồng cho dòng dữ liệu trong mạng. Bộ định tuyến được 1. Đặt vấn đề xem như hạt nhân của NoC, với mỗi mô hình NoC khác Trong những năm gần đây, xu hướng công nghệ về kiến nhau thì bộ định tuyến sẽ được thiết kế riêng để thực hiện trúc thiết kế Chip đã đạt đến mức độ tích hợp rất cao. Do thuật toán định tuyến, cơ chế điều khiển luồng riêng biệt. các bóng bán dẫn liên tục thu hẹp, mật độ năng lượng trên Các liên kết (Links) thực hiện kết nối các bộ định tuyến lại một centimet vuông đạt đến giới hạn trên. Vì điều này, các với nhau trong mạng NoC. Tài nguyên mạng (Resource) nhà thiết kế Chip đã quyết định ngừng cải thiện hiệu năng thực hiện xử lý dữ liệu trong mạng, khối này có thể là một các thiết kế của họ bằng phương pháp mở rộng tần số mà lõi vi xử lý, một bộ biến đổi FFT, một lõi xử lý DSP hay thay vào đó bằng hệ thống đa lõi. Hệ thống này cung cấp một bộ điều khiển DDRAM. Bộ giao tiếp mạng (Network hiệu năng tốt hơn so với kiến trúc đơn lõi, bằng cách thực Interface: NI) thực hiện kết nối giữa tài nguyên và bộ định hiện các xử lý song song. Các hệ thống trên chip (Systems tuyến trong NoC. NI làm nhiệm vụ chuyển đổi các giao on chip: SoC), các thiết bị nhúng ngày càng xử lý nhiều diện tín hiệu giữa tài nguyên và bộ định tuyến [6]. Chức thông tin hơn, các ứng dụng tích hợp lên hệ thống này ngày năng của của NI tương tự như chức năng của card mạng càng nhiều hơn. Vì thế, các SoC ngày nay có nhiều hơn các kết nối giữa máy tính và mạng internet [6],[7]. NI thực hiện thành phần chuyên dụng tốc độ cao và cũng có nhiều lõi vi cung cấp các dịch vụ tại lớp vận chuyển trong mô hình xử lý trên nó. Đối với các ứng dụng cụ thể kiến trúc SoC tham chiếu ISO-OSI [8]. mang lại hiệu năng tăng bằng cách sử dụng bộ vi xử lý Resource Resource Resource không đồng nhất thay vì các bộ vi xử lý đồng nhất. Theo (0,0) (0,1) (0,2) HiPEAC [1], hiện nay các nhà thiết kế các thiết bị truyền I I I N N ...